Билет 59

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) применяются с целью нанесения на наружные поверхности деталей защитных или декоративных покрытий. Качественные покрытия наносятся на предварительно обработанные поверхности: шлифовка поверхности до получения шероховатости не более К2 0,6. 1,2 мкм, удаление с поверхности жировых, масляных и окисных пленок, нанесение на поверхности специальных грунтовок. Различают лакокрасочные материалы: прозрачные (лак); кроющие (эмаль) и подготовительные (грунтовка).

Лаки состоят из природной или синтетической основы, пластификаторов и красителей. Эмали выполняются на природной или синтетической основе с добавками: пластификаторов; красителей; пленкообразователей; антипенных, диспергирующих, кроющих и т.д. добавок.

Покрытия наносятся кистью, распыление, окунанием и др. способами.

В машиностроении применяются ЛКМ на канифольной (КФ), битумной (БТ), глифталевой (ГФ), пентафталевой (ПФ), алкидно-стирольной (МС), эпоксидной (ЭП), алкидно-уретановой (УР), кремнийорганической (КО) и полимерной (ХВ, ХС, АС, ВЛ.) основах.

Билет 49 Чугунами называются сплавы железа с углеродом в которых обычно содержатся примеси кремния марганца серы и фосфора. Исходными материалами для производства чугуна являются железные руды, кокс и флюсы. Помимо железных руд в доменном производстве используются марганцевые, хромовые и комплексные руды. Комплексные руды используют для выплавки природнолегированных чугунов. Основным видом топлива в доменных печах является кокс, который выполняет функцию топлива и восстановителя. В последнее время для интенсификации доменного процесса применяется и природный газ. В качестве флюса при выплавке чугуна чаще всего используются известняк. Подготовка железных руд к плавке осуществляется для повышения производительности доменной печи, снижения расхода кокса и флюса, уменьшения стоимости чугуна и улучшения его качества. Метод подготовки руды к плавке выбирается в зависимости от состава руды и ее качества. Подготовка руды к плавке начинается с ее дробления и сортировки по крупности для получения кусков оптимальной для плавки величины. Чугун выплавляют в печах шахтного типа - доменных печах, в которые загружают шихту, состоящую из железных и марганцевых руд, агломерата, окатышей, флюсов и кокса. В современных доменных печах загрузка материалов механизирована и автоматизирована. В верхнюю цилиндрическую часть доменной печи с помощью специального загрузочного устройства загружаются шихтовые материалы. В процессе работы печи шихтовые материалы постепенно опускаются из загрузочного устройства в верхнюю коническую часть печи, ниже которой располагается распар. Это самая широкая часть доменной печи, ниже распара находится заплечики, а затем горн. В верхней части горна расположены фурмы - устройства, через которые в доменную печь вдувается подогретый воздух, необходимый для сжигания кокса. Фурмы распределены равномерно по окружности горна. Для поддержания высокой температуры в доменной печи и уменьшения потерь тепла, образующегося при сгорании топлива, воздух, вдуваемый в доменную печь, предварительно подогревается в специальных устройствах - воздухонагревателях до 1000. 12000С. В горне расположены отверстия - летки для выпуска жидкого чугуна и шлака Толщина самой нижней части печи (лещади 1) достигает 5,5м. И лещадь и горн контактируют с расплавленным чугуном, поэтому их выкладывают из наиболее качественного огнеупорного материала. Доменная печь работает по принципу противотока: сверху вниз опускаются шихтовые материалы, загружаемые в печь, а снизу вверх навстречу ей поднимаются горячие газы, которые образуются при взаимодействии горячего воздуха, выходящего из фурм, с углеродом коксаВажнейшим процессом, происходящим в доменной печи, является восстановление окислов железа. Основными восстановителями являются оксид углерода, твердый углерод кокса и сажистый углерод, отложившийся в порах руды Марганец и кремний являются полезными примесями. Восстановление оксидов фосфора, содержащихся в большинстве руд, происходит помимо воли металлургов вследствие наличия в доменной печи благоприятных условий для протекания этого процесса. Фосфор восстанавливается твердым углеродом и переходит в чугун. Наличие в доменной печи основного шлака позволяет частично удалить фосфор в шлак. Шлакообразование активно происходит при прохождении шихты в области распара после окончания процессов восстановления оксидов железа. Основным продуктом доменной плавки является чугун.

Билет 50. Керамические материалы. Их свойства и применение. Керамическими называют материалы и изделия, изготовляемые формованием и обжигом глин. Большая прочность, значительная долговечность, декоративность многих видов керамики, а также распространенность в природе сырьевых материалов обусловили широкое применение керамических материалов и изделий в строительстве. Среди сырьевых порошкообразных материалов - глина, которая имеет преимущественное применение при производстве строительной керамики. Она большей частью содержит примеси, влияющие на ее цвет и термические свойства. Наименьшее количество примесей содержит глина с высоким содержанием минерала каолинита и потому называемая каолином, имеющая практически белый цвет. Кроме каолинитовых глин разных цветов и оттенков применяют монтмориллонитовые, гидрослюдистые. Кроме глины к применяемым порошкообразным материалам, являющимися главными компонентами керамических изделий, относятся также некоторые другие минеральные вещества природного происхождения - кварциты, магнезиты, хромистые железняки. Для технической керамики (чаще именуемой специальной) используют искусственно получаемые специальной очисткой порошки в виде чистых оксидов, например оксиды алюминия, магния, кальция, диоксиды циркония, тория и др. Они позволяют получать изделия с высокими температурами плавления (до 2500-3000°С и выше), что имеет важное значение в реактивной технике, радиотехнической керамике. Материалы высшей огнеупорности изготовляют на основе карбидов, нитридов, боридов, силицидов, сульфидов и других соединений металлов как без глинистых сырьевых веществ. Большой практический интерес имеют керметы, состоящие обычно из металлической и керамической частей с соответствующими свойствами. У этих материалов одна поверхность представлена чистым тугоплавким металлом, например, вольфрамом, другая - огнеупорным керамическим материалом, например оксидом бериллия. Между поверхностями в поперечном сечении состав постепенно изменяется, что повышает стойкость материала к тепловому удару. По структурному признаку все изделия разделяют на две группы: пористые и плотные. Пористые керамические изделия впитывают более 5% по весу воды (кирпич обыкновенный, черепица, дренажные трубы). Плотными принимают изделия с водопоглощением меньше 5% по массе, и они практически водонепроницаемые, например плитки для пола, канализационные трубы, кислотоупорный кирпич и плитки, дорожный кирпич, санитарный фарфор. Абсолютно плотных керамических изделий не имеется, так как испаряющаяся вода затворения, вводимая в глиняное тесто, всегда оставляет некоторое количество микро- и макропор. По температуре плавления керамические изделия и исходные глины разделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350В°С), тугоплавкие (с температурой плавления 1350-1580В°С) и огнеупорные (свыше 1580В°С). Отличительная особенность всех керамических изделий и материалов состоит в их сравнительно высокой прочности, но малой деформативности. Хрупкость чаще всего относится к отрицательным свойствам строительной керамики. Она обладает высокой химической стойкостью и долговечностью, а форма и размеры изделий из керамики обычно соответствуют установленным стандартам или техническим условиям.

 

Билет 55 Антифрикционные сплавы,такие сплавы предназначены для заливки подшипников скольжения, которые обладают бесшумностью работы и устойчивостью к вибрациям. Они должны иметь низкий коэффициент трения, быть достаточно пластичными иобеспечивать малую скорость изнашивания сопряженной детали - стального или чугунного вала.Для высоких антифрикционных свойств материал должен обладать высокой теплопроводностью, хорошей смачиваемостью смазочным материалом, способностью образовывать на поверхности защитные пленки мягкого металла и хорошей прирабатываемостью.Основными характеристиками для оценки антифрикционного материала служат коэффициент трения, давление, действующее на опору (Р), скорость скольжения (V), а также параметр р), определяющий удельную мощность трения. Металлические материалы для подшипников скольжения по своей структуре подразделяются на две группы: сплавы с мягкой матрицей и твердыми включениями и сплавы с твердой матрицей и мягкими включениями.К первой группе относятся баббиты (основа олово или свинец), а также бронзы и латуни. Мягкая матрица в них предотвращает усиление трения и обеспечивает хорошую прирабатываемость, а твердые включения, на которые опирается вал, дают высокую износостойкость.По антифрикционным свойствам баббиты превосходят все остальные сплавы, но уступают им по сопротивлению усталости. В связи с этим баббиты применяют только для тонкого (до 1мм) покрытия рабочей поверхности опоры скольжения. Из-за высокого содержания дорогостоящего олова оловянистые баббиты используют для подшипников ответственного назначения - дизелей, паровых турбин и других подшипников особо нагруженных машин. Особое место среди антифрикционных бронз занимают оловянистые и оловянисто-цинково-свинцовистые бронзы. Эти материалы применяют для монолитных подшипников скольжения турбин, электродвигателей, компрессоров, работающих при высоких давлениях и средних скоростях скольжения. Латуни используются в качестве заменителей дорогостоящих бронз, однако по антифрикционным свойствам они уступают бронзам. К сплавам второй группы относятся: свинцовистая бронза алюминиевые сплавы с оловом Эти сплавы имеют высокую теплопроводность, что позволяет применять их при больших скоростях скольжения. К сплавам этой группы относятся и серые чугуны. Роль мягкой составляющей в чугунах играет графит. В авиационной и автомобильной промышленности получили распространение композиционные подшипники (вкладыши): многослойные, самосмазывающиеся, металлофторопластовые и другие. Многослойные вкладыши состоят из: стального основание (250 мкм); слоя свинцовистой бронзы БРС30; тонкого (до 10мкм) слоя никеля или латуни; тонкого (до 25 мкм) слоя свинцово-оловяного сплава. Стальная подкладка обеспечивает прочность и жесткость вкладыша. Верхний мягкий слой обеспечиваебт прирабатываемость. После износа верхнего слоя рабочим слоем становится свинцовистая бронза. Никель служит барьером, не допускающим диффузию олова в свинец бронзы. Подшипники используют в двигателестроении в качестве коренных и шатунных вкладышей. После спекания в материале сохраняется 15.35% пор, которые заполняются маслом. Масло и графит смазывают трущиеся поверхности. При увеличении трения поры раскрываются и смазки поступает больше (автоматическое регулирование подачи смазки). Подшипники работают при скоростях до 3 м/с, используются в труднодоступных для смазки агрегатах.

Билет 56 Обработка металлов давлением (ОМД) - технологический процесс формоизменения металлического тела (заготовки) за счет пластической деформации под воздействием на тело внешних сил. Все технологические процессы ОМД, принято делить на процессы, завершающие металлургический цикл (прокатка, прессование, волочение) и процессы производства заготовок деталей и готовых деталей, применяемые в машиностроении (ковка, горячая штамповка, холодная и полугорячая объёмная штамповка, штамповка с локальным нагружением, листовая штамповка, а также накатка и другие специализированные процессы). Процессы ОМД - это процессы деформирования. Металлическое тело, подвергаемое обработке давлением, называется деформируемым телом. Детали устройства или приспособления, непосредственно соприкасающиеся с деформируемым телом, через которые передается внешняя сила или создается препятствие движению тела, называются инструментами. Движения инструментов вызывает взаимное перемещение частиц деформируемого тела, т.е. процесс деформирования.

При ОМД различают силы поверхностные (внешние), объемные (массовые) и внутренние. Поверхностные силы действуют на поверхность контакта инструмента с деформируемым телом. К поверхностным силам относятся и силы трения, направление которых противоположно направлению движения металла по поверхности контакта с инструментом. Поверхностные силы, в том числе силы трения, делятся на активные (способствующие формоизменению) и реактивные (препятствующие заданному формоизменению). Объемные силы выражают действие массы деформируемого тела и его ускорения; в рассматриваемых процессах ими можно пренебречь, за исключением особо оговоренных случаев.

Противодействие деформируемого тела взаимному перемещению его частиц называется сопротивлением деформации. Поверхностные силы уравновешиваются внутренними силами, которые выражают взаимодействие частиц деформируемого тела и их сопротивление деформации. Внешние силы уравновешиваются внутренними силами. Интенсивность внутренних сил, т.е. отношение элементарной силы к элементарной площадке Ра называется напряжением. Напряжение может быть разложено на нормальное напряжение а, перпендикулярное рассматриваемой площадке и касательное (сдвигающее) напряжение т, действующее в плоскости площадки. В результате взаимодействия инструментов и деформируемого тела, форма и размеры тела изменяются, происходит деформация (искажение). Деформацией принято также называть количественную оценку процесса формоизменения.

В результате механического воздействия на тело происходит повышение потенциальной энергии кристаллической решетки. При повышении потенциальной энергии атомы отклоняются от положения устойчивого равновесия, происходит изменение межатомных расстояний, ведущее к деформации (изменению формы и размеров тела). После удаления причин, вызвавших повышение потенциальной энергии, величина последней станет минимальной, напряженное состояние тела исчезнет, атомы вернутся к местам устойчивого равновесия, форма и размеры тела восстановятся.

Пластическая деформация представляет собой необратимое относительное перемещение атомов или их групп деформируемого тела и при обработке давлением является следствием движения инструмента. После прекращения воздействия инструмента происходит снятие упругой деформации инструмента и деформируемого тела.

Эти изменения необходимо учитывать при выборе размеров инструмента и технологии обработки. Изменения размеров деформируемого тела, по сравнению с размерами заданными инструментами, называют пружинением. Пружинение - это изменение размеров деформируемого тела вследствие снятия упругой деформации ве, сопровождающей пластическую деформацию, после снятия внешней силы и прекращения воздействия инструмента.

Все способы обработки давлением основаны на пластичности металлов и сплавов. Пластичность - это свойство металлов и сплавов под внешним воздействием необратимо изменять формы и размеры без разрушения. Разрушение - это процесс, в результате которого происходит нарушение сплошности деформируемого тела вследствие движения (образования и распространения) одной или множества трещин.

все металлы, обрабатываемые давлением, разделить на три группы:

1. Металлы, имеющие высокую пластичность и обрабатываемые давлением в условиях холодной и горячей деформации (медь, алюминий, никель, конструкционная сталь и алюминиевые сплавы, большинство латуней и бронз, медноникелевые сплавы и др.).

2. Металлы, имеющие высокую пластичность и обрабатываемые давлением только в условиях холодной и неполной холодной деформации (горячеломкие металлы и сплавы). Это металлы и сплавы, содержащие легкоплавкие составляющие, располагающиеся по границам зерен. К горячеломким сплавам относятся бронзы, содержащие фосфор, олово, свинец и др.

3. Металлы, имеющие высокую пластичность и обрабатываемые давлением только в горячем состоянии (холодноломкие металлы и сплавы). К группе холодноломких металлов и сплавов относятся магний и магниевые спла